(57)【要約】【課題】バックライトの特徴を生かし、主として光触媒を励起するための紫外光を放射することができる面発光デバイスを提供する。さらには、バックライトの特徴を生かし、流体が透過できるフィルタとしても機能する、コンパクトで薄型の面発光デバイスを提供する。【解決手段】光源と、この光源を側面に配置した導光板とを有し、この導光板の表面または裏面の少なくとも一方が光源からの光を放射する発光面であって、導光板の発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成された面発光デバイスであって、ピーク波長が３８８ｎｍ以下の光を放射する、又は前記導光板が多孔体として形成されている面発光デバイス。導光板が複数の貫通孔を有し、貫通孔を形成する面が発光面である面発光デバイスとすることもできる。【選択図】  図４
2006237563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
この光源を側面に配置した導光板とを有し、
この導光板の表面または裏面の少なくとも一方が光源からの光を放射する発光面であって、
導光板の発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成され、
ピーク波長が３８８ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする面発光デバイス。
【請求項２】
光源と、
この光源を側面に配置した導光板とを有し、
この導光板の表面または裏面の少なくとも一方が光源からの光を放射する発光面であって、
導光板の発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成され、
この導光板が多孔体として形成されていることを特徴とする面発光デバイス。
【請求項３】
前記多孔体として形成された導光板が、表面と裏面を貫通する貫通孔を有することを特徴とする請求項２に記載の面発光デバイス。
【請求項４】
前記導光板が平板状または曲面状の形状を持つことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
【請求項５】
前記面発光デバイスが、所定の形状を持つ複数の導光板が所定の隙間間隔を置いて配置され、その隙間が貫通孔となっていることを特徴とする請求項３に記載の面発光デバイス。
【請求項６】
前記面発光デバイスが、ピーク波長が５４０ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
【請求項７】
前記面発光デバイスが、ピーク波長が４２０ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする請求項６記載の面発光デバイス。
【請求項８】
前記面発光デバイスが、ピーク波長が３８８ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする請求項７記載の面発光デバイス。
【請求項９】
前記面発光デバイスが、ピーク波長が３５５〜３７５ｎｍの範囲の光を放射することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
【請求項１０】
前記光源がＬＥＤであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
【請求項１１】
前記光源が無機ＥＬであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光デバイス
【請求項１２】
前記光源が冷陰極蛍光ランプであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光デバイス
【請求項１３】
前記導光板の発光面に光触媒または光触媒を担時した多孔体が配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
【請求項１４】
前記導光板と、光触媒または光触媒を担時した多孔体との距離がゼロであることを特徴とする請求項１３に記載の面発光デバイス。
【請求項１５】
前記導光板の発光面と、光触媒または光触媒を担持した多孔体の間に、拡散シートと集光シートの少なくとも一つが配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の面発光デバイス。
【請求項１６】
前記光触媒がルチル型酸化チタンであることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
【請求項１７】
光源と、
この光源を側面に配置した導光板とを有し、
この導光板を流体が透過できるように表面から裏面にかけて貫通する複数の貫通孔が形成され、
この貫通孔を形成する面が光源からの光を放射する発光面であることを特徴とする面発光デバイス。
【請求項１８】
前記発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成されていることを特徴とする請求項１７記載の面発光デバイス。
【請求項１９】
請求項２〜１８のいずれか一項に記載の面発光デバイスを用いたろ過フィルタ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のろ過フィルタを用いた空気清浄機又はエアコンディショナー用フィルタ。
【請求項２１】
請求項１９に記載のろ過フィルタを用いた液体浄化用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光線または紫外線放射機能を持つ点光源または線光源を、面光源に変換することができるデバイスに関する。さらに、面光源に変換されて放射された可視光または紫外光を利用して、直接殺菌や有機物分解を行うか、または放射光により光触媒を励起し、有害物の分解や殺菌を行う機能を持つ面発光デバイス、さらにはこれを用いたろ過フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気清浄機等、光触媒を利用した有害物分解装置は、ＴｉＯ２等の光触媒機能を持つ材料を多孔体に担持させて光触媒シートとし、これに水銀灯や発光ダイオード等の線光源または点光源から放射される紫外線を照射して光触媒を励起している。
しかし、点光源や線光源の場合は、光触媒シートから適当な距離を置いて設置しなければ光触媒シート全体に光を照射することができないため、全体の装置サイズが大きくなってしまう。また、濁度の高い液体の場合、光源からの光が光触媒に到達するまでに減衰してしまう課題もある。
【０００３】
これに対し、面発光体を光源として光触媒を励起する方法が考えられている（特許文献１参照）。これは、短波長可視光〜紫外線発光する無機ＥＬ発光体シートを光源として光触媒を励起するものである。例えば、シートを２枚重ね、その間に存在する流体中の有害成分を光触媒作用により分解除去するものである。しかし、この構造では、多量の流体を処理するためには、積層枚数を多くして流路を多く作らなければならず、装置自体が非常に大きなものとなってしまう。
【０００４】
これらの方法に対して、発光体と電極自体を多孔体構造にして、流体がこれを透過する時に、多孔体自体が紫外線を放射して、多孔体内に担持された光触媒が有機物を分解、あるいは細菌やウィルス等を殺菌する機能を持つセラミックフィルタが発明されている（特許文献２参照）。発光体は半導体粒子を若干焼結させることで得られる。
【０００５】
しかしこの方法では、以下のような問題がある。
（１）多孔質発光層の細孔径や気孔率の制御には高度の技術を要する。特に、高い透過性が要求される空気清浄等に用いる場合は、細孔径や気孔率を大きくする必要があり、粒径の大きな半導体粒子を用いる必要があるが、粒径を大きくすると焼結性が低下する。また、粉末を焼結する方法では気孔率の高い発光層が得にくい。
（２）多孔体表面にスパッタや蒸着で電極を形成しているので、コストが高くなる。
（３）多孔質発光層内部を液体、特に導電性の高い液体を透過させる場合には、多孔質発光層を構成する粒子、および電極等を完全に絶縁しないと、電界が効率的に印加できない場合があるが、この絶縁処理には高度な技術を必要とする。特に構成粒子サイズが小さくなるとさらに高度な技術が必要でコストもかかる。
（４）無機ＥＬデバイスでは、一般には１００Ｖ以上で周波数が数百〜数千Ｈｚの交流電界を印加して発光させるが、このような電界を印加するインバータが別途必要であり、スペースを取ってしまう。
【０００６】
発光強度の高いＬＥＤや水銀灯を面光源に変換する製品として、液晶ディスプレイのバックライト光源がある。これは、光源の光を、一旦、平面上の導光板に導き、さらに導光板の面と垂直方向に取り出すものである。取り出した光は液晶を透過してディスプレイとなる。光源は、導光板の下または側面に配置されるが、コンパクトで薄型のバックライトのためには、側面に置かれる場合が多い。
【０００７】
しかし、これまでのバックライトは液晶パネル用に限定されており、白色光を中心とする可視光を放射するものに限られている。特に、液晶は紫外線により劣化するため、可能な限り紫外線を放射しないものに限定されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０００４３号公報
【特許文献２】ＰＣＴ／ＷＯ  ２００４／００６９６９
【特許文献３】特開２００２−１３３９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、バックライトの特徴を生かし、主として光触媒を励起するための紫外光を放射することができる面発光デバイスを提供するものである。さらには、バックライトの特徴を生かし、流体が透過できるフィルタとしても機能する、コンパクトで薄型の面発光デバイスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する方法として発明者は、独自の構造を持つ薄型面発光デバイスを発明した。即ち、本発明は以下の構成よりなる。
（１）  光源と、この光源を側面に配置した導光板とを有し、この導光板の表面または裏面の少なくとも一方が光源からの光を放射する発光面であって、導光板の発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成され、ピーク波長が３８８ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする面発光デバイス。
【００１０】
（２）  光源と、この光源を側面に配置した導光板とを有し、この導光板の表面または裏面の少なくとも一方が光源からの光を放射する発光面であって、導光板の発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成され、この導光板が多孔体として形成されていることを特徴とする面発光デバイス。
（３）  前記多孔体として形成された導光板が、表面と裏面を貫通する貫通孔を有する前記（２）に記載の面発光デバイス。
【００１１】
（４）  前記導光板が平板状または曲面状の形状を持つことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
（５）  前記面発光デバイスが、所定の形状を持つ複数の導光板が所定の隙間間隔を置いて配置され、その隙間が貫通孔となっていることを特徴とする前記（３）に記載の面発光デバイス。
【００１２】
（６）  前記面発光デバイスが、ピーク波長が５４０ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする前記（２）〜（５）のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
（７）  前記面発光デバイスが、ピーク波長が４２０ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする前記（６）記載の面発光デバイス。
（８）  前記面発光デバイスが、ピーク波長が３８８ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする前記（７）記載の面発光デバイス。
（９）  前記面発光デバイスが、ピーク波長が３５５〜３７５ｎｍの範囲の光を放射することを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
【００１３】
（１０）  前記光源がＬＥＤであることを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
（１１）  前記光源が無機ＥＬであることを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれか一項に記載の面発光デバイス
（１２）  前記光源が冷陰極蛍光ランプであることを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれか一項に記載の面発光デバイス
【００１４】
（１３）  前記導光板の発光面に光触媒または光触媒を担時した多孔体が配置されていることを特徴とする前記（１）〜（１２）のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
（１４）  前記導光板と光触媒または光触媒を担時した多孔体との距離がゼロであることを特徴とする前記（１３）に記載の面発光デバイス。
（１５）  前記導光板の発光面と、光触媒または光触媒を担持した多孔体の間に、拡散シートと集光シートの少なくとも一つが配置されていることを特徴とする前記（１３）に記載の面発光デバイス。
（１６）  前記光触媒がルチル型酸化チタンであることを特徴とする前記（１３）〜（１５）のいずれか一項に記載の面発光デバイス。
【００１５】
（１７）  光源と、この光源を側面に配置した導光板とを有し、この導光板を流体が透過できるように表面から裏面にかけて貫通する複数の貫通孔が形成され、この貫通孔を形成する面が光源からの光を放射する発光面であることを特徴とする面発光デバイス。
（１８）  前記発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成されていることを特徴とする前記（１７）記載の面発光デバイス。
【００１６】
（１９）  前記（２）〜（１８）のいずれか一項に記載の面発光デバイスを用いたろ過フィルタ。
（２０）  前記（１９）に記載のろ過フィルタを用いた空気清浄機又はエアコンディショナー用フィルタ。
（２１）  前記（１９）に記載のろ過フィルタを用いた液体浄化用フィルタ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、光源とこの光源を側面に配置した導光板とを有し、水銀灯やＬＥＤなどの線または点光源、特に点光源であるＬＥＤを面光源に変換することができるデバイスであり、光源の波長を選ぶことで、様々な機能を持つ、コンパクトで薄型の面発光デバイスとすることができる。さらには、導光板を多孔体構造にすることで、内部を流体が透過できるフィルタとしても機能し、光触媒と組み合わせることで、空気清浄機のフィルタなどに利用できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の面発光デバイスを詳細に説明する。
本発明の面発光デバイスは、光源と、この光源を側面に配置した導光板とを有し、この導光板の表面または裏面の少なくとも一方が光源からの光を放射する発光面であって、導光板の発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成され、ピーク波長が３８８ｎｍ以下の光を放射することを特徴とする面発光デバイス、
または、光源と、この光源を側面に配置した導光板とを有し、この導光板の表面または裏面の少なくとも一方が光源からの光を放射する発光面であって、導光板の発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成され、この導光板が多孔体として形成されていることを特徴とする面発光デバイスである。
【００１９】
導光板の側面に設置された光源から放射された光は、導光板内部を透過しながら、一部は導光板の表面または裏面の少なくとも一面に形成された凹凸パターンで反射されて導光板の表面とほぼ垂直方向に外部に放射される。
導光板から放射される光の発光波長が３８８ｎｍ以下である場合は、殺菌や有機物分解する能力が高くなる。また、３６５ｎｍに近い波長の紫外線は紫外線硬化性樹脂の硬化を行うことができる。また、発光面に光触媒を配置することにより、放射光により光触媒を励起し、有害物の分解や殺菌を行う機能を持つ面発光デバイスとなる。
【００２０】
また、導光板の表面から裏面にかけて貫通し、流体が透過できる複数の貫通孔を形成しておき、この貫通孔を透過するように流体を循環させると、一種のフィルタとして機能させることができる。
例えば、両面（表面及び裏面）発光タイプの面発光デバイスの両面に光触媒を有する多孔体層（光触媒シート）を重ねておくと、汚濁流体は光触媒シートの面と垂直方向に透過するため、光と光触媒に常に効率よく接触させることができる。導光板の表面及び裏面から放射された光は、必ずしも導光板の表面と垂直方向にのみ放射されるわけでなく、ある程度の角度をもって広がるために、貫通孔の形成されていない発光面の直上のみでなく、貫通孔の直上に位置する光触媒をも励起することができる。流体は貫通孔の直上にある光触媒と最も効率よく接触する。従って、貫通孔の大きさは小さいほうが好ましく、直径５ｍｍ程度が効果の高い上限となる。小さすぎると流体の透過時の圧力損失が大きくなる。効果の高い下限は数十μｍである。貫通孔の形状は問わない。
流体が透過する時には、導光板が発熱した場合に発生した熱を逃す放熱効果も発現させることができる。
【００２１】
一方、本発明では、導光板から放射される可視光線又は紫外線を、貫通孔に集中させることもできる。
導光板において、光源を配置する側面及び貫通孔の表面となる面以外の面を遮光面とし、光源からの光を貫通孔の表面となる面から放射させることで、貫通孔を発光面とすることができる。
導光板の表面及び裏面に光触媒を配置したデバイスにおいて、流体が通過するのは、主として流路(貫通孔)の直上の光触媒の部分であることは明白であり、この部分に光を集光させることで、最も効率の高い光触媒性能を発揮させることができる。尚、このような構造の場合、流路となる格子のサイズは５ｍｍ以下である必要がない。これは、光が流路に集中するためである。
【００２２】
これらの面発光デバイスは、光源を導光板の側面に配置することにより、また、光触媒を導光板の発光面に配置することにより、極めて薄型とすることができ、効率よく触媒反応を起こすことができる。たとえば、空気清浄機用やエアコン用のフィルタとして設置すると、従来用いられている水銀ランプを直接光触媒に照射して使用した場合と比較して、同等、あるいは、それ以上の光触媒性能を、占有体積を格段に低下させて実現することができる。特に、水銀ランプなどの外部光源では処理できない紫外線の吸収が激しい汚濁流体の場合でも、光触媒の光源となる発光面が光触媒の直ぐ近くにあるので効率よく触媒反応を起こすことができるようになる。
【００２３】
光触媒シートは樹脂などの気孔率の高い多孔体に酸化チタン等の光触媒粉末を担時したものであるが、シート厚さが厚くなると光が透過しにくくなるため、同じ厚さのシートを使う場合は、厚さを半分にして、それぞれの光触媒に光を照射することが好ましい。
従って、本発明において、導光板の両面（表面及び裏面）部に凹凸が形成されると、光は両面に放射されるので、導光板の両面に光触媒シートを設置することにより、片面よりも高い光触媒性能が発現する。
【００２４】
導光板と光触媒または光触媒を担時した多孔体との距離がゼロである場合、最も効率よく光触媒を励起することができる。水銀ランプなどの外部光源で光触媒シートを励起する場合、ある程度の面積に光を照射しようとすると、外部抗原を光触媒シート面から離して設置する必要があるが、この場合、光源から放射された光の一部は光触媒シート面で反射されてしまい光触媒を励起することができないのでエネルギーのロスになる。これに対して本発明では、導光板の発光面の直上または直下に光触媒を配置することにより、導光板から放射された光の全ては光触媒シート内に閉じこめられて光触媒を励起することができる。
【００２５】
本発明の貫通孔を有する導光板では、導光板に貫通孔を形成する代わりに、種々の形状を持つ、複数の導光板が所定の隙間間隔を置いて配置され、その隙間が流路（貫通孔）となっている構造でも構わない。
作製しやすい構造としては、短冊状の導光板が一定間隔の隙間をもって並んだ構造である。
【００２６】
本発明では、導光板の発光面の表面に、拡散シートと集光シートの少なくとも一つが配置される場合もある。拡散シートは、導光板から外部に出た光を、さらに面内に均一に広げる効果を持ち、光触媒に均一に光を照射することができる。集光シートは、導光板から放射される光の放射角を狭くするために使われるもので、例えば、導光板と光触媒の距離が離れていて、かつ、それらの面積が同じくらいの場合に効果を発揮する。光触媒シートが導光板の発光面の直上に配置されている場合などには必要ない。
【００２７】
拡散シートは、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィン系ポリマー等の透明樹脂から成形される。拡散シートは、微小の凹凸面を有し、光線を広い光コーンのように光を広げる役目を行う。
【００２８】
光触媒として可視光応答型光触媒を使う場合は、面発光デバイスはピーク波長が５４０ｎｍ以下の光を放射することが好ましい。これを越えると光触媒性能が十分に発揮できない。ピーク波長４２０ｎｍ以下の紫外線を放射すると、光触媒活性の高いルチル型酸化チタンが励起できるので好ましい。さらに好ましくは、発光スペクトルのピーク波長が３８８ｎｍ以下であることが好ましい。この波長以下になると、ルチル型酸化チタンと同様に光触媒活性が高く、かつ安価なアナターゼ型酸化チタンが最も効率よく励起できる。また、紫外線の波長が３６５ｎｍになると本発明の応用範囲はさらに広がる。３６５ｎｍの紫外線は、紫外線硬化性樹脂を硬化させるための紫外線として最も汎用されているほか、昆虫が好む波長でもあり、集虫装置にも使用できる。面発光体デバイスの発光ピーク波長が３５５〜３７５ｎｍの範囲にあるとこれらの効果が高い。紫外線の波長が３００ｎｍ以下になると、光触媒を用いなくても、細菌やウィルス等の殺菌を行うことができる。もっとも好ましいのは、波長が２４０〜２８０ｎｍである。
【００２９】
光源は、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）等を用いることができ、直線線状やエル字形（Ｌ）やコの字形等の形状をなし、直接光は導光板の入射部から導光板内に入射する。また、光源は、線状のＣＣＦＬに限定されず、線状光源として半導体発光素子を並べたアレー状のものでも良い。さらに、光源は、半導体発光素子による例えばＬＥＤやレーザ等で構成してもよい。光源としては、冷陰極蛍光管等の水銀ランプでも構わないが、光源が占めるスペースを小さくするためには緑色、青色、あるいは紫外ＬＥＤの使用が好ましい。光源として上述の点光源や線光源を用いると、面光源に変換することができる。また、高い光強度が発現する直流型無機ＥＬ面発光体を用いてもよい。面発光体を光源にする場合には、導光板の側面の全ての面積に光を照射することができるので、発光面の光強度の均一性が高くなるという利点がある。
なお、光源は、光源の形状によっては側面から少し離す必要のある場合もあるが、導光板の側面になるべく近くに配置するのが光源が占めるスペースが小さくなり好ましい。
【００３０】
本発明の貫通孔が形成された面発光デバイスの具体的構造の一例（第一の構造）を図１に示す。図１において、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は斜視図である。
図１の面発光デバイスは、表面及び裏面が発光面であり、発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面として形成された複数の短冊状の導光板が一定の隙間間隔を置いて並べられ、導光板の発光面に光触媒を有する多孔体層(光触媒シート)が配置されている。被処理流体は一方の多孔体層の面から流入し、導光板の隙間を通り、反対側の多孔体層を通って排出される。導光板から放出された可視光線又は紫外線は、光触媒シートに入射されて光触媒を励起することができる。一方の面の多孔体層を通った流体は、導光板の隙間を通り、最終的にもう一面の多孔体層を通って清澄流体として排出される。導光板の上面（表面）又は下面（裏面）全体の面積に対する導光板の隙間が占める面積（ここでは流路面積比と呼ぶ）は、高いほど流体の透過特性が向上するが、逆に発光部分の面積が低下して光触媒を有する多孔体へ均一に光が照射されない、または輝度が低下する。目安としては流路面積比は全体の３０％〜７０％が好ましい。
【００３１】
また、光源から放射された光が貫通孔となっている側面から放出される面発光デバイスは、例えば、図１に記載の一定の間隔を置いて並べられている短冊状の導光板の表面及び裏面、並びに光源と対向する側面を遮光面とすることにより得ることができる。導光板の表裏面に凹凸を形成する、または表裏面に金属反射板を形成する等の方法により、表裏面を遮光面とすることができる。また、光源と対向する側面に金属コーティング等を施すことにより、当該面を遮光面とすることができる。
【００３２】
本発明の貫通孔が形成された面発光デバイスの第二の構造は、図２に示すように、貫通孔が格子状に配置された構造である。この構造のほうが第一の構造よりも作製しやすい。また、貫通孔を細長いスリット状にしてもよい。(図２では光触媒は省略している。)
【００３３】
流路となる貫通孔の形成パターンとしては、光源から放射される光の進行をできるだけ妨げないような構造にすることが好ましい。例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、光源を中心として放射状に流路を形成したり、（ｃ）に示すように流路を放射状に形成してすべての流路に光源からの光が直接届くように光源を配置したようなパターンが考えられるが、これは一例に過ぎない。
導光板に貫通孔を形成する代わりに、導光板自体を多孔体、連通孔を有する多孔体としても構わない。貫通孔を形成した導光板は多孔体の一種とも言える。
【００３４】
本発明の表面または裏面の少なくとも一方が発光面で、光源が側面に配置され、発光面及び光源が配置された側面以外の面が遮光面であり、光源からの光を発光面に導く導光板は、導光板の表面部や裏面部に、全反射をして表面部と裏面部との互いに対向する面方向に進み出射させるために互いに対向する面に光偏向素子を設けたり、または表面部や裏面部のどちらかの面に全反射をして対向する面方向に進み出射させるための光偏向素子を設けることで実現できる。この構造では、導光板からの出射光の中で導光板からの出射角が大きい場合（導光板の面に沿うように出射）があるが、導光板の発光面の直上に光触媒シートを配置する場合は特に問題がない。
導光板と光触媒シートの距離が大きい場合は、導光板の表面に拡散シートや集光シートを配置すればいい。
本発明では、導光板は平板形状に限定されるものではなく、曲面状の形状でもよく、例えば円筒状（図３（ｃ）参照）に形成しても構わない。
【００３５】
尚、本発明において遮光面とは光源を配置した側面を除く面において発光面以外の面をいい、凹凸を付けたり、金属の薄膜をコーティングする等により遮光面とすることができる。薄膜コーティングする際に使用する金属としては特に制限はなく、どのような金属でも良い。例えば金、アルミニウム、銅などが挙げられる。
また、光源を配置する側面は光が入る部分を除いて金属コーティングすることもできる。
【００３６】
本発明の面発光デバイスの光偏向素子を用いた一例を図４に示す。図４の面発光デバイスは、導光板に光を供給する光源と、光源により導光板の内部に存在した光を表面部と裏面部との両面に出射するために凸形状や凹形状のプリズムやドット等からなる光偏向素子を表面部と裏面部の各々に設けた導光板から構成される。尚、ここでは、光偏向素子を円弧形状の凸形状や凹形状等によって説明をしたが、他の形状である楕円弧、円錐、円柱、多角錘、多角柱等の形状を導光板の表面部や裏面部にランダムに設けたり、円弧形や多角形の断面を有する枕形状の凸部や凹部の光偏向素子を連続または非連続に設けるようにしても良い。また、光偏向素子が楕円弧、円錐、円柱、多角錘、多角柱等の凸形状や凹形状の場合でも上述した構成と同様の作用および効果が得られ、説明が重複するので、ここでは説明を省いている。
【００３７】
さらに、図５に示すように、導光板は、表面部や裏面部の両面や片面に円弧形や多角形の断面を有する枕形状の凸部や凹部の光偏向素子を同心位置に連続または非連続に設ける構成としてもよい。図５の例では、導光板に対して光源を隅に設けるために光源に対向するように光偏向素子を光源を中心とした同心円位置に設けられる。また、導光板の隅（側面）には、光源を導光板内に収納するための収納部が一体形成される。そして、この収納部に光源を挿入し、機械的安定を図っている。
【００３８】
導光板としては、透明なアクリル樹脂、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で成形される。導光板は、側面部の少なくとも１つを入射部とし、表面部または／および裏面部に光偏向素子を有している（図４の例では表面部および裏面部）。
透明なアクリル樹脂、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート樹脂は、それぞれ、光の波長が４００ｎｍ以下、３５０ｎｍ以下になると透過率が急激に低下するので、波長４００ｎｍ以下の紫外線を光源にする場合は、ポリカーボネート（ＰＣ）のほうが好ましい。非晶質のシクロオレフィン系ポリマーを用いると、波長３００ｎｍの紫外線が６０％程度透過するので、紫外発光デバイスとしての導光板には最も好ましい。
【００３９】
導光板の発光面に配置する光触媒としては、光触媒シートを用いることができる。光触媒シートは、多孔質の基材に光触媒が担時されたものであり、多孔質基材には発泡金属、発泡セラミックス、樹脂織布等が用いることができる。これらの材料は気孔率が高く、透過性能に優れる。また、本発明の面発光デバイスは、導光板と光触媒シートが繰り返し積層された積層構造とすることもできる。
【００４０】
本発明の貫通孔が形成された面発光デバイスは、ろ過フィルタとして用いることもできる。例えば、空気中に浮遊する粒子など比較的大きなものは光触媒を有する光触媒シートの表面で物理的に捕集され、小さな粒子は光触媒シートを透過する過程で光触媒により分解される。従って、導光板と多孔体の積層構造が繰り返されるほど信頼性の高いフィルタとなるが、逆に透過性能が低下するという欠点もある。
【００４１】
尚、本発明品の内、ピーク波長が３８８ｎｍ以下の紫外線を放射する場合は、穿孔加工をしなくても、紫外面光源として働く。
【００４２】
本発明のろ過フィルタを空気清浄機のフィルタ、又はエアコンディショナー用のフィルタ等に用いる場合には、デバイス全体が薄いほど好ましく、目安としては、面発光デバイスの厚さが１ｍｍ以下である。
本発明の面発光デバイスを用いた触媒反応容器は、有機物の分解・細菌等の殺菌が可能なため、大気中の汚染物質となるＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯガス、ディーゼルパティキュレート、花粉、埃、ダニ等の分解除去、下水中に含まれる有機化合物の分解除去、一般の細菌、ウィルス等の殺菌光源、化学プラントで発生する有害ガスの分解、臭い成分であるアセトアルデヒドやホルムアルデヒド等の分解、超純水製造装置における殺菌光源等、様々な分野に応用できる。また、自動車排ガス処理用ハニカム材、空気清浄機用・エアコンディショナー用フィルタ、下水濾過フィルタ、各種浄水器、温泉の殺菌、防虫剤にも応用可能である。
【実施例】
【００４３】
実施例１
（１）構成部材
１．導光板：１００×１００×１ｍｍサイズ
メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、開環メタセシス重合体水素化ポリマー（ＨＲＯＰ：非晶質のシクロオレフィン系ポリマー）シートの片面に、プレスにより光偏向素子を同心円状に形成した。
導光板に直径１ｍｍの貫通孔を１ｍｍピッチで開けた。
２．光源：各種発光ピーク波長のＬＥＤ
ピーク波長３６５ｎｍ、出力２．４ｍＷ
ピーク波長３８０ｎｍ、出力２．４ｍＷ
ピーク波長４６５ｎｍ、出力２０ｍＷ
ピーク波長５３５ｎｍ、出力２０ｍＷ
【００４４】
（２）組み立て
導光板の一辺上に１０ｍｍ間隔でＬＥＤを１１個取り付けた。光源部は耐湿性樹脂で封止した。導光板の側面には、光源部を除いてＡｌを厚さ０．２μｍ蒸着した。
以上のようにして、光源が側面に配置され、表面が発光面であり、光源が配置された側面及び表面以外の面が遮光面である面発光デバイスを得た。
【００４５】
（３）光触媒シート
アナターゼ型ＴｉＯ２    平均粒径０．０３μｍ（市販）
ＴｉＯ２：Ｓ            平均粒径０．０３μｍ
チオウレア（ＣＨ４Ｎ２Ｓ）粉末とＴｉ（ＯＣ３Ｈ７）４をエタノール中で混合し、白色のスラリー状になるまで減圧濃縮した。その後、５８８℃で２ｈｒ大気中で焼成して粉末を得た。Ｓのドーピング量は、酸素に対して２ａｔ％とした。
各種光触媒粒子をアルコールに分散させた液を用意し、多孔質フッ素樹脂を浸漬後、引き上げ、２３０℃で０．５ｈｒ大気中で加熱して、光触媒粒子を担時させた。これを１０回繰り返した。
【００４６】
（４）光触媒性能評価
色素の一種であるメチレンブルーの１００ｐｐｍ水溶液を１５００ｃｍ３作製した。上記したＬＥＤを取り付けた後の導光板に光触媒シートを積層してフィルタとした。
各ＬＥＤを４Ｖで発光させながら、図６に示すようにフィルタで濾過しながら循環させた。メチレンブルー溶液の濃度が９０ｐｐｍになるまでの時間を測定した。濃度は化学分析により測定した。尚、面発光デバイスの発光強度は、あらかじめ、大気中で照度計を用いて測定した。
面発光デバイスに穿孔加工をしなかった場合の実験も行った。また、比較例として、同種のＬＥＤ１１個を配列したランプを作製し、外部光源として、石英ガラス容器の外側から、光触媒シートのみに照射した場合の実験も行った。光源と光触媒シートの距離は９０ｍｍであった。
結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2006237563.tif 000003
【００４８】
発光波長が短いほど反応時間が短くなった。外部光源では反応時間は長かった。これは、光が溶液中で吸収されて光触媒に到達しにくいためと考えられる。循環させることで反応時間は短くなった。これは、循環により光触媒とメチレンブルーが効率よく接触するためと考えられる。
【００４９】
実施例２
（１）構成部材
１．導光板：１００×１００×５ｍｍサイズ
図７の形状の旭化成製デルペット（５６０ＭＦ、ＰＭＭＡ）シートの片面に、プレスにより光偏向素子を形成した。光偏向素子は、導光板の両面が発光するように設計した。この導光板に機械加工により図７の形状のスリット状の貫通孔を形成した。
２．光源：
(各種発光ピーク波長のＬＥＤ)
ピーク波長３６５ｎｍ、出力２．４ｍＷ
ピーク波長４１０ｎｍ、出力７．４ｍＷ
(外部光源)
ピーク波長３６５ｎｍ、出力７Ｗのブラックライト
【００５０】
（２）組み立て
導光板のスリット状貫通孔の長軸方向の２つの側面において、ＬＥＤを一方の側面の上辺上に１０個、他の側面の下辺上に１０個、合計２０個取り付けた。この時、ＬＥＤはスリット状貫通孔の間の導光板に対面するように設置した。光源部は耐湿性樹脂で封止した。導光板の側面には、光源部を除いてＡｌを厚さ０．２μｍ蒸着した。
以上のようにして、光源が側面に配置され、表面及び裏面が発光面であり、光源が配置された側面、表面及び裏面以外の面が遮光面である面発光デバイスを得た。
【００５１】
（３）光触媒シート
アナターゼ型ＴｉＯ２    平均粒径０．０３μｍ（テイカ性ＭＴ−６００）
ルチル型ＴｉＯ２：      平均粒径０．０３μｍ  （石原産業製ＭＰＴ−６２３）
各種光触媒粒子をアルコールに分散させた液を用意し、多孔質フッ素樹脂を浸漬後、引き上げ、室温で乾燥させて光触媒シートとした。
【００５２】
（４）光触媒性能評価
石英ガラス製のデシケータに、面発光デバイスを１枚または２枚設置した。マイクロシリンジを用い、アセトアルデヒドガスをデシケータ内に、濃度が２０ｐｐｍになるまで注入した。尚、濃度の計測はマルチガスモニターで行った。
導光板の表面（上面）、または表面と裏面（上下面）に光触媒シートを密着させた。
各ＬＥＤを４Ｖで発光させながら、図８（ｂ）に示すように光触媒シートにガスを透過させながら循環させた。アセトアルデヒドガスの濃度が１０ｐｐｍになるまでの時間を測定し、この結果から、平均分解速度を計算した。尚、導光板の発光強度は、あらかじめ、光触媒シートなしで照度計を用いて測定した。
【００５３】
比較例として、図８（ａ）に示すように外部光源としてブラックライトを用い、各種の光照度で分解速度を測定した。
結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
2006237563.tif 000004
【００５５】
用いたルチル型光触媒は、アナターゼ型光触媒に匹敵する活性を持つことが分かる。本発明の面発光デバイスを用いた場合、外部光源に比べて高い光触媒性能が発現した。これは、導光板と光触媒シートを密着させているために、導光板から放射された光の全てが光触媒反応に寄与するためと考えられる。一方、外部光源を用いた場合には、放射された光の一部しか光触媒反応に寄与しないために効率がよくないと考えられる。
導光板の上下面に光触媒シートを設置した場合には、光触媒性能が増大することが分かる。また、導光板を積層させた場合には、さらに光触媒性能が増大することが分かった。
このように、導光板を用いる場合には、光触媒と導光板を交互に複数積層することで、極めて薄いスペースに大きな表面積の光触媒を設置できるという特徴があり、本発明は、薄型・小スペースの空気清浄装置に最適であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の面発光デバイスは、大気中の汚染物質となるＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯガス、ディーゼルパティキュレート、花粉、埃、ダニ等の分解除去、下水中に含まれる有機化合物の分解除去、一般の細菌、ウィルス等の殺菌、化学プラントで発生する有害ガスの分解、臭い成分の分解等、様々な分野に応用できる。また、製品種としては、上記分野のあらゆるフィルタに展開でき、空気清浄、下水濾過、各種浄水器、防虫剤などにも応用可能である。
その他、デジタルカメラ用のデジタルフォトプリンターに用いるトナーの固着用光源、紫外線硬化性樹脂を硬化させるための光源等にも用いることができる。また、昆虫が３６５ｎｍを中心とした波長の紫外線に好んで集まる特性を利用すると、シート状集虫パネルとして用いることもでき、マラリア防止などに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の貫通孔を形成した面発光デバイスの構造の一例を示す図である。（ａ）は側面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【図２】本発明の貫通孔を形成した面発光デバイスの構造の他の例を示す図である。
【図３】本発明の貫通孔を形成した面発光デバイスの構造の他の例を示す図である。
【図４】本発明の面発光デバイスの構造の一例を示す図である。
【図５】本発明の導光板の構造を示す図である。
【図６】実施例１の光触媒評価で用いた装置の概略図である。
【図７】実施例２で用いた導光板の形状を示す図である。
【図８】実施例２の光触媒評価で用いた装置の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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